As plantas são muito eficientes em transformar fótons em elétrons. Mas o transporte desses elétrons é um processo caótico, Cientistas da Universidade de Groningen descobriram. Eles usaram dinâmica molecular para visualizar o funcionamento do fotossistema II e publicaram seus resultados em 10 de maio em Nature Communications .

Plantas e algumas bactérias usam o complexo do fotossistema II (PSII) para converter fótons em elétrons livres, que são transportados pela molécula plastoquinona para a próxima etapa da cadeia. Após várias etapas, esses elétrons são usados ​​para produzir o transportador universal de energia das células, ATP. Mas o que não se sabia é como a plastoquinona entra e sai do complexo PSII para realizar sua tarefa vital.

Bloco sólido

“A estrutura do PSII já era conhecida. Com base nessa estrutura estática, inferiu-se que existem dois canais através dos quais a plastoquinona entra e sai, "explica Siewert-Jan Marrink, professor de dinâmica molecular na Universidade de Groningen. "Mas acontece que não é tão simples." Marrink, seu Ph.D. o estudante Floris van Eerden e seus colegas usaram a dinâmica molecular para estudar a interação de PSII e plastoquinona. Isso significava modelar o enorme complexo PSII, que consiste em várias proteínas e outras moléculas associadas em um enorme cluster de computador e calculando as interações das diferentes partes.

Floris van Eerden fez a maior parte da modelagem. "Demorou cerca de dois anos para colocar tudo em funcionamento, "ele explica. Ele não modelou apenas o complexo, mas também a membrana lipídica na qual está inserido como parte dos cloroplastos. Inicialmente, os resultados não pareciam promissores. "PSII é muito estável, então fica lá como um bloco sólido, "diz Van Eerden. Mas, olhando mais detalhadamente, surgiu uma imagem mais dinâmica - as moléculas de plastoquinona, em particular, mostraram-se muito móveis. "Em seu estado não reduzido, sem os elétrons extras, plastoquinona entrou no complexo PSII e permaneceu na 'cavidade de troca, 'onde ele ligou. E depois que ele pegou elétrons, saiu deste site. "

Agricultura

A surpresa foi a maneira aparentemente descoordenada como isso acontece. "A ideia na área era que havia dois canais pelos quais a plastoquinona poderia passar - um seria a entrada, o outro a saída, "diz Marrink. Como se viu, havia três canais, que poderiam ser usados ​​para entrar ou sair do complexo. "A natureza acabou sendo menos ordeira do que pensávamos."

Quaisquer moléculas de plastoquinona na membrana entrariam rapidamente no complexo PSII, mas pode deixá-lo novamente sem elétrons, ou pairar dentro do complexo por um tempo antes de finalmente ligar na cavidade de troca, onde poderia aceitar elétrons. Marrink diz, "É tudo muito dominado pela entropia."

Ainda, todo o processo de conversão de um fóton capturado em um elétron, que é então movido através do pipeline para produzir o portador de energia celular universal. O ATP é extremamente eficiente. Mais do que sistemas fotovoltaicos feitos pelo homem. Talvez possamos aprender algo com a natureza. E a agricultura pode se beneficiar a longo prazo com as novas percepções sobre o funcionamento do PSII. “Muitos herbicidas atuam neste sistema, "diz Van Eerden. Mas, no geral, é desvendar um pouco da complexidade inspiradora do sistema que empolga os cientistas. "É realmente incrível, "conclui Marrink.